CN102356469A - 包含基于氟的共聚物的太阳电池背板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳电池背板，其包括：基层；和树脂层，所述树脂层包含结晶度为50％以下的基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物，以及制备所述太阳电池背板的方法。所述太阳电池背板的优点在于，因为在所述基层的至少一侧上形成的树脂层的干燥温度可以在250℃以下，优选200℃以下的范围内自由地调节，因此可以在获得最佳物理性能的最佳条件、最小化基层的热变形以及所述太阳电池背板的生产成本和生产率方面得到改善。

Description

包含基于氟的共聚物的太阳电池背板及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年3月19日提交的韩国专利申请第10-2009-0023633号的权益，该申请的全部内容在此通过引用并入本申请。
技术领域
本申请涉及一种包含基于氟的共聚物的太阳电池背板及其制备方法，更具体而言，涉及一种用于保护太阳电池背面的太阳电池背板及其制备方法，该太阳电池背板具有优异的物理性能，例如耐热性、耐候性、电学性能等，不会受热收缩，能够降低制造成本，并且具有高的生产率。
背景技术
近来，由于地球的环境问题、化石燃料的耗尽等原因，新的可再生能源已经引起了广泛关注。在这些新的可再生能源中，人们已经对太阳电池(其为无污染的能源)进行了积极的研究和开发。
太阳电池应用太阳能发电原理，是用于将太阳能转化为电力的半导体器件。太阳电池由单晶、多晶或非晶硅半导体制成，并且具有类似于二极管的基本结构。
由于为了易于吸收太阳光，太阳电池必须长时间暴露在外界环境中，所以需要通过进行各种保护太阳电池的封装工艺来将其制造成组件的形式。这样的一个组件称为太阳电池模块。
一般而言，作为用于封装太阳电池的板材，使用具有优异耐候性和耐久性的背板，以使得即使在将太阳电池暴露在外界环境中20年以上也可以对其进行可靠的保护。
这样的背板是通过在基层的一侧上形成具有耐候性和耐久性的树脂层来制备的。
通常，具有耐候性和耐久性的树脂层由基于氟的树脂制成。但是，基于氟的树脂的问题在于其对基层没有足够的粘附性，而且在形成基于氟的树脂溶液后并涂覆到基层上时，其需要高干燥温度。
在这种情况下，因为使用提供高干燥温度的昂贵干燥装置来干燥要求高干燥温度的基于氟的树脂溶液，所以增加了太阳电池背板的生产成本。此外，因为高干燥温度会造成基层的热变形，所以降低了太阳电池模块的生产率和品质。
因此，需要开发一种太阳电池背板，其具有优异的耐久性和耐候性，能够在低温下干燥，可以降低其生产成本并且提高太阳电池模块的生产率和品质。
发明内容
因此，设计出本发明来解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种太阳电池背板，其具有优异的耐久性和耐候性，能够在低温下干燥，可以降低其生产成本并且提高太阳电池模块的生产率和品质。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种太阳电池背板，其包括：基层；和树脂层，其中所述树脂层形成在所述基层的至少一侧上并且包含结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物。
本发明的另一方面提供了一种太阳电池背板，其包括：基层；和树脂层，其中所述树脂层形成在所述基层的至少一侧上并且包含共聚单体含量为5至50wt％的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物，所述共聚单体选自六氟丙烯(HFP)、氯三氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯(TFE)、三氟乙烯、六氟异丁烯、全氟丁基乙烯、全氟丙基乙烯醚(PPVE))、全氟乙基乙烯醚(PEVE)、全氟甲基乙烯醚(PMVE)、全氟-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯(PDD)和全氟-2-甲烯基-4-甲基-1，3-二氧杂环戊烷(PMD)中。
本发明的另一个方面提供了一种制备所述太阳电池背板的方法，包括如下步骤：提供基层；将含有结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物的树脂材料溶解在沸点为200℃以下的溶剂中来制备涂布溶液；以及，将所述涂布溶液涂覆在所述基层的至少一侧上，然后在250℃以下的温度下干燥所涂覆的涂布溶液来形成树脂层。
本发明的又一方面提供了一种太阳电池，其包括所述太阳电池背板。
根据本发明，可以提高太阳电池背板的生产率和品质，并且能够大大降低太阳电池背板和太阳电池模块的生产成本。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方式的太阳电池背板的截面图。
图2是根据本发明另一个实施方式的太阳电池背板的截面图。
图3是图示根据本发明一个实施方式的太阳电池的结构的示意图。
图4是图示根据本发明实施例1的聚合物结晶度的测量结果的曲线图。
图5是图示根据本发明实施例2的聚合物结晶度的测量结果的曲线图。
图6是图示根据本发明实施例4的聚合物结晶度的测量结果的曲线图。
图7是图示根据本发明实施例5的聚合物结晶度的测量结果的曲线图。
图8是图示比较实施例1的聚合物结晶度的测量结果的曲线图。
图9是本发明太阳电池背板和常规太阳电池背板的截面图。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。
根据本发明一个实施方式的太阳电池背板包括：1)基层；和2)树脂层，其中所述树脂层形成在所述基层的至少一侧上并且包含结晶度为10至50％的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物。
在本发明中，结晶度指的是在聚合物中存在的结晶区域的百分比。也就是说，结晶度被定义为在聚合物中结晶区域与非结晶区域的百分比。通常，随着聚合物结晶度的增加，聚合物在溶剂中的溶解度降低。
在本发明中，基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物的结晶度可以为50％以下，优选10至50％，且更优选10至40％。
虽然聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的物理性能，例如耐久性、耐候性等，但是其具有规则的元素排列，从而使得其结晶度相对较高，这导致其在溶剂中的溶解性不好。因此，通过将聚偏氟乙烯与共聚单体聚合来消除所述规则的元素排列，将本发明的基于聚偏氟乙烯的聚合物转化为具有低结晶度的基于聚偏氟乙烯的共聚物。
为了将基于聚偏氟乙烯的聚合物在溶剂中的溶解度提高至将其充分溶解在该溶剂中的程度，优选该基于聚偏氟乙烯的聚合物具有50％以下的结晶度。当所述基于聚偏氟乙烯的聚合物的结晶度大于50％时，则难以在溶剂中溶解足够量的基于聚偏氟乙烯的聚合物。
因为难以制备具有过低结晶度的共聚物，并且其物理性质劣化，所以考虑到溶解性、制备的难易性和物理性质，优选使用结晶度为50％以下的共聚物。
基于氟的聚合物已经被广泛用于提高常规太阳电池背板的耐候性，其特征在于，其不容易溶解在低沸点溶剂中。但是，结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物能够具有优异的耐久性和耐候性，并且可以溶解在具有200℃以下，优选160℃以下的低沸点的溶剂中。因此，当在太阳电池背板的树脂层中包含这种基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物时，在制备所述太阳电池背板的过程中可以在低温下干燥所述树脂层。因此，可以使基层的热变形最小化，能够降低太阳电池模块的生产成本，并且可以提高太阳电池模块的生产率和品质。
此外，当使用结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物形成树脂层时，即使没有形成树脂层的官能团与基层的官能团之间的化学键，也能够提高树脂层和基层之间的粘附性。具体而言，在制备所述太阳电池背板的过程中，结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物可以在树脂层和基层之间的界面处或者在树脂层和形成在基层上的其他层(例如底漆层)之间的界面处扩散进入基层或形成在基层上的其他层中。因此，能够物理地提高树脂层和基层之间的粘附力或树脂层和其他层之间的粘附力。另外，通过包含在基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物中的官能团可以产生例如范德华键、氢键、离子键、共价键等的化学相互作用，并由此可以额外提高树脂层和基层之间的粘附力。
在本发明中，所述结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物可以具有50,000至1,000,000的重均分子量。当其重均分子量大于1,000,000时，存在的问题是溶解性降低。此外，当其重均分子量小于50,000时，存在的问题是膜的物理性质劣化。
在本发明中，所述结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物可以具有80℃至175℃的熔点，优选120℃至165℃的熔点。当其熔点高于175℃时，存在的问题是该聚合物在溶剂中的溶解度降低或膜的涂布表面的光泽度劣化。此外，当其熔点低于80℃时，存在的问题是，在制备太阳电池模块的过程中太阳电池背板可能会变形。
在本发明中，优选将具有5至50wt％的共聚单体含量的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物用作所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物。
所述共聚单体的实例可以包括，但并不限于，六氟丙烯(HFP)、氯三氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯(TFE)、三氟乙烯、六氟异丁烯、全氟丁基乙烯、全氟丙基乙烯醚(PPVE))、全氟乙基乙烯醚(PEVE)、全氟甲基乙烯醚(PMVE)、全氟-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯(PDD)和全氟-2-甲烯基-4-甲基-1，3-二氧杂环戊烷(PMD)。
对共聚单体的用量没有特别限制，只要其用量基于所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物在5至50wt％的范围内。但是，为了显示出太阳电池背板所必需的耐久性和耐候性并且同时显示出理想的低温干燥特性，其用量可以为7至40wt％，优选10至30wt％，且更优选10至20wt％。
为了提高树脂层和基层之间的粘附力并降低太阳电池背板的生产成本，所述树脂层可以进一步包含甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)中的至少一种，甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)中的每一种作为添加剂都是与基于聚偏氟乙烯的共聚物具有优异相容性的丙烯酸酯聚合物。此外，为了进一步提供树脂层和基层之间的粘附力，所述树脂层可以进一步包含含有选自甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和环己基马来酰亚胺(CHMI)中的至少一种的聚合物。例如，所述树脂层可以进一步包含选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物(MMA-GMA)，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸羟乙酯的三元共聚物(MMA-GMA-HEMA)和甲基丙烯酸甲酯和环己基马来酰亚胺的共聚物(MMA-CHMI)中的至少一种。
在使用所述添加剂的情况下，所述添加剂的用量可以为50wt％以下，且优选为3至30wt％。当所述添加剂的用量大于50wt％时，存在的问题是树脂的耐候性劣化。
通过所述丙烯酸酯树脂添加剂和用于形成树脂层的底漆层的丙烯酸酯树脂底漆之间的相互作用，这种丙烯酸酯树脂添加剂能够有效地增加所述树脂层和基层之间的粘附力。也即是说，所述丙烯酸酯树脂添加剂扩散进入所述底漆层中，由此在所述树脂层和底漆层之间提供物理结合力。此外，当所述丙烯酸酯树脂添加剂带有官能团(例如环氧基、羟基、羧基等)时，在树脂层和底漆层之间可以额外提供化学结合力，由此进一步增加了树脂层和底漆层之间的结合力。
除了所述丙烯酸酯树脂添加剂以外，可以另外使用甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)等。
在本发明的一个实施方式中，当树脂层包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)时，优选它们的重量比为10～6∶0～4。此外，当树脂层包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物以及甲基丙烯酸甲酯和环己基马来酰亚胺的共聚物(MMA-CHMI)时，优选它们的重量比为10～7∶0～3。此外，当树脂层包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物以及甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物(MMA-GMA)时，优选它们的重量比为10～7∶0～3。此外，当树脂层包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物(MMA-GMA)时，优选它们的重量比为10～6∶0～2∶0～2。此外，当树脂层包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及甲基丙烯酸甲酯和环己基马来酰亚胺(MMA-CHMI)时，优选它们的重量比为10～6∶0～2∶0～2。进而，当树脂层包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物(MMA-GMA)时，优选它们的重量比为10～6∶0～2∶0～2。
优选不各自独立地使用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和环己基马来酰亚胺(CHMI)，而是以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物(MMA-GMA)和甲基丙烯酸甲酯和环己基马来酰亚胺的共聚物(MMA-CHMI)的形式使用。除了这些共聚物以外，还可以使用例如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物(MMA-HEMA)、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸的共聚物(MMA-AA)、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(MMA-MAA)等的添加剂。
此外，所述树脂层还可以包含颜料和/或填料以提高太阳电池的发电效率并改善太阳电池背板的物理性能。
所述颜料和/或填料的实例可以包括炭黑；金属氧化物，例如氧化铬(Cr2O3)、铁氧化物(Fe2O3，Fe3O4)等；复合金属氧化物；金属盐；以及各种类型的有机颜料。此外，白色颜料的实例可以包括二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钙(CaTiO3)、碳酸钙、钛酸铅(PbTiO3)、氧化锌、硫化锌、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)等。
对能够用于太阳电池背板的颜料的种类没有特别限制，但是，如果可能的话，优选选择具有优异耐候性的颜料，因为该颜料要长时间暴露在外界中。例如，不会使用由于其双键的破坏导致其颜色变化的颜料，例如染料，或者通过破坏其附近的聚合物链而导致黄化的颜料，例如具有光催化功能的二氧化钛。
因为二氧化钛的光催化功能随着其粒径的降低而变的活化，所以，考虑到分散度和反射率，优选使用的二氧化钛具有0.2μm以上的粒径。特别地，因为粒径小于0.2μm的二氧化钛在长波长区域(约800nm)显示出低反射率，所以对于晶体硅太阳电池的外量子效率而言，其不是有效的。
因为随着颜料的分散度的提高，颜料对白光的反射率变得更高，或者颜料对黑光的透射率变得更低，所以如果可能的话，优选增加颜料的分散度。为了提高颜料的分散度，优选选择性地使用表面处理过的颜料或使用可湿性颜料分散剂。
可以使用高速混合器或者使用球磨研磨或微研磨来分散颜料。
此外，所述树脂层可以通过用涂布溶液涂布基层的一侧或两侧来形成，在所述涂布溶液中，将上述基于聚偏氟乙烯的共聚物和，如果需要的话，上述添加剂溶解在具有相对较低沸点的溶剂中。在此情况下，可以使用各种方法，例如，逗号式刮刀涂布法(comma)、逗号式刮刀反向涂布法(comma reverse)、狭缝挤压式涂布法(slot die)、唇式挤压式涂布法(lip die)、凹版涂布法(gravure)、反向凹版涂布法(reverse gravure)等，用所述涂布溶液涂布基层。当基层的两侧都用涂布溶液涂布时，涂布工艺可以顺序或同时进行。
优选地，可以通过将涂布溶液涂覆在基层上形成所述树脂层，所述涂布溶液通过将包含所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物的树脂材料溶解在具有200℃以下，优选160℃以下沸点的溶剂中来制备。例如，所述溶剂可以选自，但并不限于，丙酮、甲基乙基酮(MEK)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)及它们的混合物中。
所述选自甲基乙基酮(MEK)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)中的溶剂在160℃以下的温度下会挥发，能够容易地溶解所述包含所述具有50％以下结晶度的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物的树脂材料，并且能够在与所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物一起涂覆在基层上后在相对较低的温度下干燥。此外，因为这种溶剂部分地溶解基层或形成在基层上的底漆层，所以在树脂层和基层的界面处，所述树脂层的成分与所述基层的成分混合在一起，由此提高了树脂层和基层之间的物理结合力。
在本发明中，当将包含具有50％以下的结晶度的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物的树脂材料与上述添加剂混合时，优选使用对所述具有50％以下的结晶度的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物具有高溶解性的溶剂和对所述添加剂具有高溶解性的溶剂的混合溶剂作为所述溶剂。如上所述，当使用所述混合溶剂时，所述混合溶剂的混合比与所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物与添加剂的混合比成比例。所述混合溶剂的具体实例可以为，但不限于，甲基乙基酮(MEK)和二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂。
此外，能够适当地溶胀所述基层或其他层(例如在所述基层上形成的底漆层)以及所述具有50％以下的结晶度的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物的溶剂，或者能够溶解所述具有50％以下的结晶度的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物的溶剂和能够溶胀所述基层或其他层(例如在所述基层上形成的底漆层)的溶剂的混合溶剂，可以用作所述溶剂，由此进一步提高了所述基层和树脂层之间的结合力。
在树脂层的形成过程中，本领域技术人员可以在250℃以下的温度下进行预定时间的干燥。在本发明中，干燥温度可以为200℃以下，优选为100℃至180℃，且更优选为100℃至160℃。干燥时间可以为1至30分钟，且优选为3至10分钟。
当干燥温度高于250℃时，存在的问题是必须使用高温干燥装置，从而增加了其生产成本并且造成基层的热变形，由此显著地劣化了太阳电池背板的生产率和品质。
所述树脂层的厚度可以为5至100微米，且优选为10至30微米。当所述树脂层的厚度低于5微米时，该树脂层过于薄，从而填料不能将其充分填充，由此劣化了光屏蔽性能。当其厚度大于100微米时，由于浪费了原材料导致其单位生产成本增加。
根据太阳电池背板所需的功能、用途等，可以由各种材料制备基层。例如，基层可以由金属材料、树脂材料、玻璃纤维、无纺织物等制成。在此情况下，优选使用基于聚酯的树脂层作为所述树脂层。具体而言，所述树脂层可以由下列材料制成，但是并不限于，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等，优选由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成。
所述基层的厚度可以为50至500微米，且优选为100至300微米。当所述基层的厚度小于50微米时，所述树脂层就不能显示出足够的电绝缘性、阻水性能和机械性能。当其厚度大于500微米时，所述基层难以进行处理，并且其单位生产成本增加。
所述太阳电池背板可以进一步包括在基层和树脂层之间的底漆层，所述底漆层用于提高基层和树脂层之间的粘附力。
可以在形成树脂层之前在基层的表面上形成所述底漆层。优选所述底漆层由如下的化合物制成，该化合物具有用于提高底漆层和树脂层之间的粘附力的官能团。
具体而言，所述底漆层可以由选自下组中的至少一种化合物制成：聚胺、聚酰胺、无定形丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、乙烯共聚物或乙烯三元共聚物、聚烯烃马来酸酯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物、聚酯、聚氨酯环氧聚合物和环氧丙烯酸酯低聚物。
除了所述基层和树脂层以外，所述太阳电池背板还可以包括各种功能层。优选地，除了所述基层和树脂层以外，所述太阳电池背板还可以包括粘合层和/或绝缘层。例如，所述太阳电池背板可以为多层太阳电池背板，其中，将树脂层形成在基层的一侧上，而在所述基层的另一侧上顺序形成粘合层和绝缘层。所述绝缘层可以由本领域中公知的材料制成，例如，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)层。所述乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)层起到绝缘层的作用，对封装膜具有高粘合性，能够降低其生产成本，并且可以提高可再加工性。
图1是根据本发明一个实施方式的太阳电池背板的截面图，而图2是根据本发明另一个实施方式的太阳电池背板的截面图。然而，本发明的范围不限于这些附图。
参考图1，太阳电池背板具有如下结构，其中树脂层、基层、粘合层和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)层顺序层叠在一起。这里，EVA层是绝缘层，被设置在面对太阳电池的方向上，而树脂层被设置在直接面对太阳光的方向上，同时暴露在外界环境中。
此外，参考图2，太阳电池背板可以具有如下结构，其中在基层的两侧上都形成树脂层。在这种情况下，每一个树脂层都起到乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)层的作用，来赋予太阳电池背板绝缘性能和可加工性。
这种多层太阳电池背板在对太阳电池的绝缘性、对外界环境的耐久性和耐候性、可加工性、生产率、降低生产成本等方面是有利的。
此外，本发明提供了一种制备太阳电池背板的方法，包括如下步骤：1)提供基层；2)将含有结晶度为50％以下的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物的树脂材料溶解在沸点为200℃以下的溶剂中来制备涂布溶液；以及，3)将所述涂布溶液涂覆在所述基层的至少一侧上，然后在250℃以下的温度下干燥所涂覆的涂布溶液来形成树脂层。
在根据本发明的制备太阳电池背板的方法中，在250℃以下，优选200℃以下，更优选100℃至180℃，且进一步更优选100℃至160℃的温度下干燥所述树脂层以制备显示出耐候性和耐久性的太阳电池背板。因此，该方法的优点在于，可以提高太阳电池背板的生产率和品质，并且通过最大程度地减少太阳电池背板，特别是基层的热变形，可以降低太阳电池背板的生产成本。
在根据本发明的制备太阳电池背板的方法中，因为所述共聚物的用量和种类、所述基层的种类以及所述树脂层、所述其他共聚单体和底漆层等与上述描述相同，因此将省略对它们的详细描述。
在氟膜的情况下，通过流延法形成的膜与通过挤压形成的膜相比会稍微热收缩，但是，在将粘合剂涂布到聚酯膜上的过程中，不能将加工温度增加至预定温度以上。因此，不会大幅提高太阳电池背板的热收缩性质。
在使用粘合剂将氟膜形成层板的过程中，在粘合剂涂布过程中会发生涂布缺陷，在氟膜形成过程中会出现针孔，而在卷绕或展开所形成的氟膜的过程中会产生褶皱。因此，与本发明的涂布工艺相比，这种工艺具有高的缺陷发生频率，并且在所述将氟膜形成层板的工艺后需要在室温～60℃下进行4～7天的后固化工艺。因此，存在的问题在于，与所述涂布法相比，这种后固化工艺需要大量时间。
在涂布过程中，虽然在涂布氟树脂的过程中可能出现针孔，但是当处理温度高于氟树脂的熔点时，由于氟树脂的熔化而除去针孔，并且氟树脂被涂布在聚酯膜的底下，从而不需要卷绕或展开氟膜的过程，并由此不会产生褶皱。此外，因为氟树脂不是反应性树脂，所以不需要后固化工艺。
与熔融法(例如挤压法)相比，溶液法在颜料的分散度方面是有利的。在挤压法的情况下，虽然不容易将颜料均匀地分散在熔融的高粘度树脂中，但是其粘度可以通过本发明的溶剂进行调节，从而可以在熔融法中加入大量的颜料，可以进一步增加颜料的分散度，由此增加其电池效率。
在晶体太阳电池的情况下，为了提高其电池效率，太阳电池背板的高反射率是有利的。在薄膜太阳电池的情况下，太阳电池背板的低透射率是有利的，因为薄膜太阳电池的特征在于，由于其高的热吸收率，随着其内部温度增加，其电池效率增加。当颜料的分散度提高时，下列情况是有利的：对白光的反射率增加或对黑光的透射率降低，以及随着颜料的分散度增加，太阳电池在400nm以下波长内的UV屏蔽效应可以增加至更高。
此外，本发明提供了一种太阳电池，其包括所述太阳电池背板。
根据本发明的太阳电池可以以如下结构装配，将由热固性塑料(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)制成的填料填充在彼此串联或并联设置的单位电池周围，将玻璃板设置在用太阳光照射的太阳电池的表面上，以及用本发明的太阳电池背板保护太阳电池的背面。图3是根据本发明的太阳电池模块的截面图。
除了包括本发明的太阳电池背板以外，这种太阳电池可以用本领域中公知的方法制备。
图9是本发明的太阳电池背板和常规太阳电池背板的截面图。
参考图9，常规太阳电池背板通过在聚酯膜的两面上都形成粘合层然后将通过挤出或流延制备的氟树脂膜粘附到每个粘合层上来制备。但是，因为本发明的太阳电池背板是通过将氟树脂膜经涂布法直接形成在聚酯膜上制备的，因此，其可以容易地制备，并且因为其可以通过将颜料分散在涂布溶液中形成，所述氟树脂膜可以包含大量高度分散的颜料。
以下，将参照下面的实施例更详细地描述本发明。但是，阐述下列实施例仅仅是为了举例说明本发明，而本发明的范围并不受其限制。
实施例
分别提供实施例1至5的基于聚偏氟乙烯的共聚物(PVDF-HFP共聚物和PVDF-CTFE共聚物)，其每一个都以表1中给出的含量比包含六氟丙烯(HFP)或氯三氟乙烯(CTEF)作为共聚单体，以及比较实施例1的基于聚偏氟乙烯的均聚物。
使用差示扫描量热仪(DSC)测量每种聚合物的结晶度。测量当聚合物被二次加热时产生的熔化热(ΔHf)，并且，在这种情况下，加热速率为10K/min。通过测量在80℃和比熔点高3℃的温度之间的面积得到熔化热(ΔHf)。因为100％结晶PVDF的熔化热(ΔHf)为105J/g，所以基于该值计算每种聚合物的结晶度。每种共聚物的结晶度也根据100％结晶PVDF的熔化热(ΔHf)进行计算。测量实施例1至5和比较实施例1的每种聚合物的结晶度的结果显示在图4至8中。
[表1]
Figure BPA00001439749700131
试验实施例1
测量能够溶解在各种溶剂中而没有形成凝胶的比较实施例1和实施例1和3的聚合物的最大量，其结果在下表2中给出。
[表2]
  溶剂(沸点，℃)  比较实施例1   实施例1   实施例3
  丙酮(57)  0   15   520*
  THF(65)  ＜10   -   500*
  MEK(80)  ＜10   ＜10   430*
  DMF(153)  200*   220*   440*
  DMAC(166)  200*   210*   250*
  丙酮/THF(1/1，体积)  ＜10   -   480*
  THF/DMAC(1/1，体积)  230*   -   -
  DMAC/MEK(38/62，体积)  260*   270*   -
“*”代表能够加入到溶剂中的聚合物的各个最大量。
所述聚合物的各个量的单位是wt％。
参考表2，可以确定的是，每种具有低结晶度的PVDF共聚物在具有低沸点的溶剂中的溶解度都高于比较实施例1的PVDF均聚物的溶解度。供参考，在“-”的情况下，没有测试数据。
试验实施例2
当将100g的聚合物分别溶解在100g的各种溶剂中时，测量比较实施例1和实施例1至5的各种聚合物在各种溶剂中的溶解度，并在下面表3中给出其结果。
[表3]
Figure BPA00001439749700141
◎：优异
○：良好
△：可溶
-：部分可溶
X：不溶
PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯
参考表3，可以确定的是，实施例1至5的每种聚合物对于具有低沸点的溶剂以及具有高沸点的溶剂的溶解度都高。
试验实施例3
将比较实施例1的均聚物和实施例1、2和5的共聚物和溶剂(其中MEK和DMF以3∶1的比例混合的溶剂)分别涂覆在包括其上形成有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在150℃干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表4中给出。
[表4]
 比较实施例1   实施例1   实施例2   实施例5
  PVDF共聚物(％)  75   75   75   75
  PMMA(％)  25   25   25   25
  DMF∶MEK  3∶1   3∶1   3∶1   3∶1
  S/C(％)  20   23   23   22
  粘度(cps)  -   924   32633   600
  干燥温度(℃)  150   150   150   150
  干燥时间(min)  10   10   10   10
  厚度(μm)  24   30   36   50
  剥离强度(180°)  0.107   0.521   0.428   0.255
参考表4，可以确定的是，与比较实施例1的均聚物相比，即使在150℃的低干燥温度下，实施例1和2的共聚物也显示出优异的剥离强度(粘合力)。
试验实施例4
每种涂布溶液都如下制备：将实施例1的PVDF共聚物以各种混合比与添加剂(PMMA)混合，然后将混合物溶解在混合溶剂(DMF∶MEK＝3∶1)中。将涂布溶液涂覆在设置有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在160℃和200℃下干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表5中给出。
[表5]
Figure BPA00001439749700161
参考表5，可以确定的是，即使改变实施例1的PVDF共聚物和PMMA(添加剂)的混合比例，也能够获得良好的剥离强度(粘合力)。
试验实施例5
涂布溶液如下制备：将实施例1的PVDF共聚物与添加剂(PMMA)溶解在混合溶剂(DMF∶MEK＝3∶1)中。将涂布溶液涂覆在设置有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在160℃下干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表6中给出。
[表6]
Figure BPA00001439749700171
参考表6，可以确定的是，即使改变干燥时间也能够获得良好的剥离强度(粘合力)。
试验实施例6
涂布溶液如下制备：将实施例2的PVDF共聚物与添加剂(PMMA)溶解在混合溶剂(DMF∶MEK＝3∶1)中。将涂布溶液涂覆在设置有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在150℃以上的温度下干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表7中给出。
[表7]
Figure BPA00001439749700172
参考表7，可以确定的是，即使改变干燥温度也能够获得良好的剥离强度(粘合力)。
试验实施例7
每种涂布溶液都如下制备：将实施例2和3的每种PVDF共聚物与添加剂(PMMA)溶解在混合溶剂(DMF∶MEK＝3∶1)中。将涂布溶液涂覆在设置有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在160℃和130℃下干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表8中给出。
[表8]
参考表8，可以确定的是，即使在160℃和130℃的低干燥温度下也能够获得良好的剥离强度(粘合力)。
试验实施例8
涂布溶液如下制备：将实施例2的PVDF共聚物与添加剂(PMMA)溶解在具有低沸点的丙酮溶剂中。将涂布溶液涂覆在设置有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在160℃以下的温度下干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表9中给出。
[表9]
Figure BPA00001439749700182
参考表9，可以确定的是，因为使用具有低沸点的丙酮溶剂，所以即使在低干燥温度下也能够获得良好的剥离强度(粘合力)。
试验实施例9
涂布溶液如下制备：将实施例2的PVDF共聚物、添加剂(PMMA)和二氧化钛(TiO2)填料溶解在混合溶剂(DMF∶MEK＝3∶1)中。将涂布溶液涂覆在设置有底漆层的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板上，然后在160℃和220℃下干燥，之后测量其剥离强度。其结果在下面的表10中给出。
[表10]
Figure BPA00001439749700191
参考表10，可以确定的是，当将实施例2的PVDF共聚物和填料一起使用时，在220℃下发生撕裂，但是因为使用具有低沸点的丙酮溶剂，所以在160℃的干燥温度下也能够获得良好的剥离强度(粘合力)。

Claims (22)

1.一种太阳电池背板，其包括：
基层；和
树脂层，
其中所述树脂层包含结晶度为50％以下的基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物并且形成在所述基层的至少一侧上。
2.根据权利要求1所述的太阳电池背板，其中，所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物为共聚单体含量为5至50wt％的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物，所述共聚单体选自六氟丙烯(HFP)、氯三氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯(TFE)、三氟乙烯、六氟异丁烯、全氟丁基乙烯、全氟丙基乙烯醚(PPVE))、全氟乙基乙烯醚(PEVE)、全氟甲基乙烯醚(PMVE)、全氟-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯(PDD)和全氟-2-甲烯基-4-甲基-1，3-二氧杂环戊烷(PMD)中。
3.一种太阳电池背板，其包括：
基层；和
树脂层，
其中，所述树脂层形成在所述基层的至少一侧上，并且包含共聚单体含量为5至50wt％的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的共聚物，所述共聚单体选自六氟丙烯(HFP)、氯三氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯(TFE)、三氟乙烯、六氟异丁烯、全氟丁基乙烯、全氟丙基乙烯醚(PPVE))、全氟乙基乙烯醚(PEVE)、全氟甲基乙烯醚(PMVE)、全氟-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯(PDD)和全氟-2-甲烯基-4-甲基-1，3-二氧杂环戊烷(PMD)中。
4.根据权利要求2或3所述的太阳电池背板，其中，所述共聚单体的含量为10至30wt％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物具有10至50％的结晶度。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述太阳电池背板包括树脂层，所述树脂层用含有所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物的溶液涂布在所述基层上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物具有50,000至1,000,000的重均分子量。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物具有80℃至175℃的熔点。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述树脂层进一步包含一种聚合物，该聚合物包含选自甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和环己基马来酰亚胺(CHMI)中的至少一种。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述树脂层进一步包含颜料和填料中的至少一种。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述树脂层在250℃以下的温度下干燥。
12.根据权利要求11中所述的太阳电池背板，其中，所述树脂层在100℃至180℃的温度下干燥。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述基层是金属层或树脂层。
14.根据权利要求13所述的太阳电池背板，其中，所述树脂层为基于聚酯的树脂层。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述树脂层具有5至100微米的厚度。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述太阳电池背板进一步包括在所述基层和所述树脂层之间的底漆层。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳电池背板，其中，所述基层在其一侧上设置有树脂层，并且在其另一侧上设置有粘合层和绝缘层。
18.根据权利要求17所述的太阳电池背板，其中，所述绝缘层为乙烯-乙酸乙烯酯层(EVA)。
19.一种制备根据权利要求1至18中任一项所述的太阳电池背板的方法，其包括：
提供基层；
将包含具有50％以下的结晶度的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物的树脂材料溶解在具有200℃以下的沸点的溶剂中以制备涂布溶液；以及
将所述涂布溶液涂覆在所述基层的至少一侧上，然后在250℃以下的温度下干燥所涂覆的涂布溶液以形成树脂层。
20.根据权利要求19所述的制备太阳电池背板的方法，其进一步包括：
在形成所述树脂层以前在所述基层上形成底漆层。
21.根据权利要求19所述的制备太阳电池背板的方法，其进一步包括：
当仅在所述基层的一侧上形成所述树脂层时，在所述基层的另一侧上顺序形成粘合层和绝缘层。
22.一种太阳电池，其包括根据权利要求1至18中任一项所述的太阳电池背板。
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